SiC二极管的非线性行为及其开关损耗研究

发布时间：2017-11-14 04:16

  本文关键词：SiC二极管的非线性行为及其开关损耗研究

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【摘要】：随着开关频率和功率密度的不断提高,对功率变流器的可靠性提出了更高的要求,而功率半导体器件是功率变流器的重要组成元件,其开关特性将会直接影响功率变流器的运行性能及使用寿命。与传统的硅功率半导体器件相比,碳化硅(Silicon Carbide,SiC)功率半导体器件具有耐高温、低漏电流、功率大、损耗小等优点,更能满足功率变流器未来发展的需求。因此,针对SiC功率半导体器件的开关特性的研究逐渐引起了人们的广泛关注。本文以SiC二极管为研究对象,通过实验发现该器件在一定的开关频率以及工作电压作用下会产生倍周期分岔、混沌等非线性行为,这将大大降低电力电子电路的稳定性和可靠性。为此,运用半导体物理理论,建立了SiC二极管的分析模型,研究了不同工况下二极管的倍周期分岔、混沌等非线性现象,并在此基础上深入分析了其非线性行为产生机理。同时,本文也通过实验研究了SiC二极管在Buck电路中的运行特性,对比分析了SiC二极管与传统二极管的开关损耗,研究结果表明了SiC二极管的优越性能。主要研究内容如下:(1)对SiC二极管的结构以及工作原理进行了简要的介绍与分析,在半导体物理理论的基础上,采用傅里叶分析方法对其漂移区的分析模型进行简化,建立了SiC二极管的非线性动力学模型。(2)基于二极管的非线性动力学模型,以5KV/5A的SiC二极管为研究对象,对其进行了仿真分析,建立了外部电学特性与内部载流子变化的联系,并将其运用于混沌分析电路中,分析了倍周期、混沌等非线性行为的产生机理。(3)通过双脉冲测试实验对比分析了SiC二极管与传统二极管的开关特性。在此基础上,基于Buck电路研究了SiC二极管的开关损耗,说明了SiC二极管在降低损耗、提高效率上的优越性。
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN315

【参考文献】

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1 马策宇;陆蓉;袁源;秦海鸿;;SiC功率器件在Buck电路中的应用研究[J];电力电子技术;2014年08期

2 方瑜;秦海鸿;朱梓悦;赵斌;;硅与碳化硅二极管在Buck变换器中的对比研究[J];电力电子技术;2014年02期

3 谭平安;张波;丘东元;;负微分电导下晶闸管的动力学行为与混沌现象[J];物理学报;2010年06期

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本文编号：1183803